JPH0731165A

JPH0731165A - インバータスタック

Info

Publication number: JPH0731165A
Application number: JP5168204A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Fujiwara; 宏和藤原
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1993-07-07
Filing date: 1993-07-07
Publication date: 1995-01-31

Abstract

(57)【要約】【目的】配線インダクタンスを小さくし、そのはね上
がり電圧の抑制回路の低容量化および装置全体の小型化
を図る。【構成】ヒートパイプ式冷却体のブロック５の片面で
はなく両面に、スイッチング素子としてのトランジスタ
３（Ｔ１〜Ｔ６）を設置することにより、直流電源とし
ての電解コンデンサ１からトランジスタ３までの配線２
（特に、バー２Ｂ）の長さが最短となるようにし、配線
インダクタンスを小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、トランジスタ等の半
導体素子を用いた電力変換用インバータスタックの構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は一般的な３相電圧形インバータ回
路を示す概要図である。すなわち、この種のインバータ
回路は、図示されない負荷と直流電源としてのコンデン
サ（電解コンデンサが多用されるので、以下電解コンデ
ンサで統一する）１との間を、トランジスタ等の半導体
素子Ｔ１〜Ｔ６（以下、単にトランジスタ３ともいう）
により切り換え、負荷に電圧源として方形波の交流を供
給するものである。直流電源としての電解コンデンサ１
は回路電圧，必要容量等により直，並列数が異なるが、
ここでは４個直列の例を示している。

【０００３】このような構成において、電解コンデンサ
１から各トランジスタ３までの配線を、電流ラッシュ時
のはね上がり電圧を抑制する必要性から短くして、配線
インダクタンスを極力小さくすることが要求される。ま
た、このはね上がり電圧の影響により、トランジスタ３
のコレクタ−エミッタ（Ｃ−Ｅ）間に発生する電圧のピ
ーク値を、トランジスタ３の規定耐電圧内に抑制するた
めに、はね上がり電圧抑制回路４が設けられる。配線２
の配線インダクタンス，はね上がり電圧およびはね上が
り電圧抑制回路４の構成部品の容量は比例関係にあり、
配線２の配線インダクタンスが大きければ、大形のはね
上がり電圧抑制回路が必要になりスタックの大形化，さ
らにはスタックを収納する装置の大形化につながる。

【０００４】図７に従来のインバータスタックの例を示
す。同図（イ）は側面図、同（ロ）は下面図である。す
なわち、冷却体はブロック５，ヒートパイプ６およびフ
ィン７で構成され、トランジスタ３はブロック５の片面
に必要数全て（６個）が取り付けられ、発生熱はブロッ
ク５→ヒートパイプ６→フィン７の順に流れ、大地に放
熱される。電解コンデンサ１は図７（ロ）のように、バ
ー２Ｄにより４個直列に接続されており、その両端の
正，負端子（＋），（−）からバー２Ｂ，２Ａにより各
トランジスタ３のコレクタ（Ｃ），エミッタ（Ｅ）にそ
れぞれ接続されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかるインバータスタ
ックの構造は、各部品を平面的に接続しているため、電
解コンデンサ１からトランジスタ３の間の配線（図６の
符号２または図７のバー２Ｂ，２Ｃ参照）が長くなり、
配線インダクタンスが大きくなるため、はね上がり電圧
抑制回路４に容量の大きなものが必要になるという問題
がある。特に、電解コンデンサ１からトランジスタ３の
うちのＴ５，Ｔ６までの配線が最長で、これによりはね
上がり電圧抑制回路４の部品容量が決定されることにな
る。回路構成部品の標準化を考えた場合、比較的配線が
短いトランジスタ３のうちのＴ１，Ｔ２についても、Ｔ
５，Ｔ６で決定される部品を使用することとなり、不経
済となる。

【０００６】また、図７（ロ）からも明らかなように、
トランジスタ３をブロック５の片面に６個取り付けてい
るため、ブロックが大形となり材料や加工面でも不経済
になるという問題もある。したがって、この発明の課題
は電解コンデンサとトランジスタとの配置，構造を工夫
することによって配線インダクタンスを小さくし、はね
上がり電圧抑制回路の部品容量を小さくして経済性の向
上を図り、併せて冷却体の小形化を図ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、第１の発明では、ヒートパイプ式冷却体のブロ
ックの両面にインバータスタックを構成するスイッチン
グ素子を設置し、このスイッチング素子と直流電源とし
て用いられるコンデンサとの配線を最短距離で行なうこ
とを特徴としている。また、第２の発明では、インバー
タの直流電源として用いられ、複数個直列接続されるコ
ンデンサの（＋）バー，（−）バーと、各コンデンサを
直列接続するバーとの間に、所定厚さの絶縁板を挿入す
るとともに、２つのバーに流れる電流の方向を互いに逆
にしたことを特徴としている。

【０００８】第３の発明では、ヒートパイプ式冷却体の
ブロックの両面にインバータスタックを構成するスイッ
チング素子を設置し、このスイッチング素子と直流電源
として用いられるコンデンサとの配線を最短距離で行な
い、かつ、複数個直列接続されるコンデンサの（＋）バ
ー，（−）バーと、各コンデンサを直列接続するバーと
の間に、所定厚さの絶縁板を挿入するとともに、２つの
バーに流れる電流の方向を互いに逆にしたことを特徴と
している。

【０００９】

【作用】（１）ヒートパイプ式冷却体のブロックの両面
にインバータを構成するスイッチング素子を設置し、ブ
ロックの小形化とスイッチング部の集約化（立体化）を
図ることにより、スイッチング素子とコンデンサとの物
理的な距離を近づけて配線インダクタンスを小さくす
る。

【００１０】（２）直列接続されるコンデンサの
（＋），（−）バーと、各コンデンサを直列に接続する
バーとの間にごく薄い絶縁板を挟み、互いのバーを近接
させるとともに互いに流れる電流の向きが逆になるよう
に配線し、各バーに電流が流れることで発生する磁束を
相殺させることにより、配線インダクタンスを小さくす
る。また、これを上記（１）と組み合わせることによ
り、効果をさらに増大させることができる。

【００１１】

【実施例】図１はこの発明の実施例を示す構成図で、
（イ）はその上面図、（ロ）は側面図、（ハ）は下面図
である。すなわち、冷却体の基本構成は図７と同様にブ
ロック５，ヒートパイプ６およびフィン７で構成されて
いる。そして、トランジスタ３のうちのここではＴ１，
Ｔ２の２個がブロック５の片面（上面）に、また、残り
の４個Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６がその反対面（下面）に
取り付けられている。

【００１２】これにより、ブロック５の小形化とトラン
ジスタ３の集約化とが図られ、従来に比べてトランジス
タＴ３〜Ｔ６に接続されるバー２Ｂの長さを、トランジ
スタ１個分短くできる利点が得られる。また、電解コン
デンサ１の端子方向をトランジスタ３側に向けること
で、これら両者の距離を縮めるという効果をさらに上げ
ることができる。

【００１３】図２にこの発明を単相インバータに適用し
た例を示す。なお、同図（イ）は側面図、同（ロ）は上
面図である。すなわち、この実施例が図１に示すものと
異なる点は、トランジスタ３がブロック５に対しその片
面に２個、その反対面に２個の計４個となっている点だ
けである。したがって、トランジスタ３の個数が異なる
だけで、基本的な構成，効果は図１と全く同様である。

【００１４】図３はこの発明の他の実施例を示す構成図
である。同図（イ）は上面図、同（ロ）は側面図であ
る。ここでも、電解コンデンサ１はバー２Ｄにより、４
個直列に接続されている。バー２Ｃは電解コンデンサ１
の（＋）端子と（−）端子から全体の中央に向かって引
き出され、端部が図３（イ）のように端子（＋）
（９），端子（−）（１０）となっている。

【００１５】図３（ロ）のバー２Ｃ，２Ｄの近くに示す
矢印は、電解コンデンサ１からトランジスタ３への放電
時の電流の方向を示しており、バー２Ｃに流れる電流の
方向と、バー２Ｄに流れる電流の方向が互いに逆となる
ような配線となっている。その結果、発生する磁束は互
いに相殺され、配線インダクタンスが低減される利点が
得られる。また、バー２Ｃ，２Ｄの間には絶縁板８を設
け、バー２Ｃ，２Ｄを密着させることで、磁束相殺の効
果はさらに向上する。

【００１６】図４は図３の変形例を示す構成図である。
同図からも明らかなように、ここでは電解コンデンサ１
は４個直列で、２個並列にした例で、一般的にはｍ個直
列，ｎ個並列にすることができる。図５は図３の別の変
形例を示す構成図で、端子（＋），（−）を片側（図の
上側）に集めたものである。なお、図の下側に集めるこ
ともでき、これにより任意の位置でトランジスタ３と接
続することが可能となる。また、図４，図５に示すもの
では、いずれも図３に示すものと同様の効果を得ること
ができるのは言うまでもない。さらに、図１または図２
に示すものに対し、図３の考え方を適用すれば、両者の
相乗効果を期待することができる。

【００１７】

【発明の効果】この発明によれば、以下のような効果が
もたらされる。（１）冷却体ブロックの両面を利用してトランジスタを
設けることにより、トランジスタ部の集約化とブロック
の小形化が図られ、その結果、電解コンデンサとトラン
ジスタとの距離を短くすることができ、配線インダクタ
ンスを小さくすることが可能となる。また、ブロックが
小形化されるため、コストダウンが可能となる。

【００１８】（２）直列接続される電解コンデンサの
（＋），（−）のバーと、各コンデンサを直列に接続す
るバーとの間に絶縁板を挟み、互いのバーを近接させる
とともに流れる電流の方向が高いに逆になるように配線
することで、配線インダクタンスを小さくすることがで
きる。

【００１９】（３）上記（１），（２）を合わせれば、
配線インダクタンスを小さくし得る効果は増大する。そ
の結果、はね上がり電圧抑制回路を構成する部品の容量
を小さくすることができ、スタックおよびこれを収納す
る装置の小形化とコストダウンを図ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す構成図である。

【図２】この発明の他の実施例を示す構成図である。

【図３】この発明のさらに他の実施例を示す構成図であ
る。

【図４】図３の変形例を示す構成図である。

【図５】図３の別の変形例を示す構成図である。

【図６】３相電圧形インバータの一般的な例を示す回路
図である。

【図７】インバータスタックの従来例を示す概要図であ
る。

【符号の説明】

１…電解コンデンサ、２…配線、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２
Ｄ…バー、３…トランジスタ、４…はね上がり電圧抑制
回路、５…冷却体ブロック、６…ヒートパイプ、７…フ
ィン、８…絶縁体、９，１０…端子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒートパイプ式冷却体のブロックの両面
にインバータスタックを構成するスイッチング素子を設
置し、このスイッチング素子と直流電源として用いられ
るコンデンサとの配線を最短距離で行なうことを特徴と
するインバータスタック。
【請求項２】インバータの直流電源として用いられ、
複数個直列接続されるコンデンサの（＋）バー，（−）
バーと、各コンデンサを直列接続するバーとの間に、所
定厚さの絶縁板を挿入するとともに、２つのバーに流れ
る電流の方向を互いに逆にしたことを特徴とするインバ
ータスタック。
【請求項３】ヒートパイプ式冷却体のブロックの両面
にインバータスタックを構成するスイッチング素子を設
置し、このスイッチング素子と直流電源として用いられ
るコンデンサとの配線を最短距離で行ない、かつ、複数
個直列接続されるコンデンサの（＋）バー，（−）バー
と、各コンデンサを直列接続するバーとの間に、所定厚
さの絶縁板を挿入するとともに、２つのバーに流れる電
流の方向を互いに逆にしたことを特徴とするインバータ
スタック。